CN107706302B - 高分子薄膜极化方法、承载组件和高分子薄膜极化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及薄膜技术领域，尤其涉及一种高分子薄膜极化的方法、承载组件和高分子薄膜极化装置。本发明的高分子薄膜极化方法通过将高分子薄膜靠近不导电基底的表面与载板电性连接，在极化过程中，高分子薄膜上产生的极化电流会通过载板流出，防止高分子薄膜在极化过程中被击穿，有效提高了极化膜的生产合格率，并且可以实现大规模生产，而且制得的极化膜具有较强的压电效应和较长的使用寿命。

Description

高分子薄膜极化方法、承载组件和高分子薄膜极化装置

【技术领域】

本发明涉及薄膜技术领域，尤其涉及一种高分子薄膜极化方法、承载组件和高分子薄膜极化装置。

【背景技术】

极化是薄膜材料处理中的一个重要环节，主要目的是使薄膜材料中杂乱取向的分子偶极矩获得特定方向(如极化电场方向)的一致取向，从而使该薄膜材料具有压电性能。

薄膜极化通常直接将薄膜材料置于电极之间，利用电极产生的高压电场完成极化，但是在极化过程中非常容易将薄膜材料击穿，生产合格率很低，基本不能大规模生产。

【发明内容】

针对现有薄膜极化生产合格率低的问题，本发明提供一种高分子薄膜极化的方法、承载组件和高分子薄膜极化装置。

本发明解决技术问题的方案是提供一种高分子薄膜极化方法，包括：提供高分子薄膜器件，所述高分子薄膜器件包括基底以及设置在基底一表面的高分子薄膜；将高分子薄膜器件放置在接地的可导电载板上且将高分子薄膜靠近基底的表面与载板电性连接；提供掩板并将掩板与载板盖合使需要极化的高分子薄膜露出；对露出的高分子薄膜进行极化。

优选地，所述高分子薄膜原位形成在基底上。

本发明还提供一种承载组件，其用于在极化过程中承载高分子薄膜器件，所述高分子薄膜器件包括基底以及设置在基底一表面的高分子薄膜，所述承载组件包括载板和掩板，所述载板为接地的可导电载板，用于承载高分子薄膜器件，所述掩板上设置有开口并可与载板盖合以将高分子薄膜器件中待极化的高分子薄膜在掩板开口处露出，当所述基底为不导电基底时，所述承载组件进一步包括导电组件，所述导电组件一端与载板电性连接，另一端可与高分子薄膜靠近不导电基底的表面电性连接；当所述基底为导电基底时，所述载板与导电基底相接触。

优选地，当所述基底为不导电基底时，所述导电组件包括设置在不导电基底靠近高分子薄膜表面上的导电块，所述导电块与高分子薄膜靠近不导电基底的表面及载板电性连接，所述导电块设置在不导电基底没有设置高分子薄膜的表面的边缘区域且被掩板所遮盖。

优选地，所述高分子薄膜靠近不导电基底的表面上设置有电极，所述电极与导电块连接。

优选地，所述导电组件进一步包括导电件，所述导电件一端位于导电块和掩板之间并与导电块连接，另一端位于不导电基底和载板之间并与载板连接。

优选地，所述导电件为导电泡沫片。

优选地，所述导电件设置在掩板靠近载板的表面上和/或载板靠近掩板的表面上。

优选地，所述掩板的介电强度大于14Mv/m。

本发明还提供一种高分子薄膜极化装置，所述高分子薄膜极化装置包括电场组件和如上所述的承载组件，所述电场组件设置在高分子薄膜远离基底的表面的上方，所述电场组件用于对露出的高分子薄膜进行极化。

与现有技术相比，本发明的高分子薄膜极化方法通过将高分子薄膜靠近基底的表面与载板电性连接，在极化过程中，高分子薄膜上产生的极化电流会通过载板流出，防止高分子薄膜在极化过程中被击穿，有效提高了极化膜的生产合格率，并且可以实现大规模生产，而且制得的极化膜具有较强的压电效应和较长的使用寿命。

进一步的，所述高分子薄膜原位形成在基底上，使得极化后的高分子薄膜在应用到压电感测装置上时会使其具有良好的分辨率。

与现有技术相比，本发明的承载组件，包括载板和掩板，所述载板为接地的可导电载板，用于承载高分子薄膜器件，所述掩板上设置有开口并可与载板盖合并将高分子薄膜器件中待极化的高分子薄膜在掩板开口处露出，当所述基底为不导电基底时，所述承载组件进一步包括导电组件，所述导电组件一端与载板电性连接，另一端可与高分子薄膜靠近不导电基底的表面电性连接；当所述基底为导电基底时，所述载板与导电基底相接触。该承载组件可以及时导走极化过程中高分子薄膜中产生的极化电流，防止高分子薄膜内的膜内电场电势太高而导致高分子薄膜被击穿，有效提高了极化膜的生产合格率，可以实现大规模生产，而且制得的极化膜具有较强的压电效应和较长的使用寿命。

进一步的，所述不导电基底靠近高分子薄膜的表面上设置有电极，所述电极与导电块连接，从而可以将导电块设置在不导电基底的边缘区域并被掩板所遮盖，防止导电块受到极化过程中产生的电荷的影响。

进一步的，掩板靠近载板的表面上和/或载板靠近掩板的表面上设置有导电件，双重保证了高分子薄膜靠近基底的表面与载板电性连接的可靠性。

进一步的，所述掩板的介电强度大于14Mv/m，进一步优选材质为PEI或者FR－4，其介电强度高，在高压电场下不会失效，而且易于机械加工，有助于降低成本并保证足够的精度，另外还具有良好的机械强度和一定的耐温性，在使用时也不会过分变形。

与现有技术相比，本发明的一种高分子薄膜极化装置，其可以及时导走极化过程中高分子薄膜中产生的极化电流，防止高分子薄膜内的膜内电场电势太高而导致高分子薄膜被击穿，有效提高了极化膜的生产合格率，可以实现大规模生产，而且制得的极化膜具有较强的压电效应和较长的使用寿命。

【附图说明】

图1是本发明第一实施例的高分子薄膜极化方法的流程示意图。

图2是本发明第一实施例的对露出的高分子薄膜进行极化的流程示意图。

图3是本发明第二实施例的高分子薄膜极化装置的示意图。

图4是本发明第二实施例的掩板的结构示意图。

图5是本发明第二实施例的将高分子薄膜器件置于掩板和载板之间的剖面结构示意图。

图6是本发明第二实施例的载板、掩板、带有高分子薄膜的导电基底以及定位件互相配合的爆炸示意图。

图7a是本发明第二实施例的载板的结构示意图。

图7b是本发明第二实施例的载板的一种变形实施例的结构示意图。

图8是本发明第二实施例的定位件的立体结构示意图。

图9是本发明第二实施例的定位件的另一角度的结构示意图。

图10是本发明第二实施例的定位件对导电基底其定位作用时的剖面示意图。

图11是本发明第二实施例的定位件的变形实施例的示意图。

图12a是本发明第二实施例的极化过程前掩板与高分子薄膜器件之间有空隙的示意图。

图12b是本发明第二实施例的极化过程前掩板与高分子薄膜器件之间有空隙的一种变形的示意图。

图12c是本发明第二实施例的极化过程中掩板与高分子薄膜器件吸附贴合的示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1，本发明的第一实施例提供一种高分子薄膜极化方法，其包括以下步骤：

步骤S1：提供高分子薄膜器件，所述高分子薄膜器件包括基底以及设置在基底一表面的高分子薄膜；

步骤S2：将高分子薄膜器件放置在接地的载板上且将高分子薄膜靠近基底的表面与载板电性连接；

步骤S3：提供掩板并将掩板盖合在载板承载高分子薄膜器件的一面且露出需要极化的高分子薄膜；

步骤S4：对露出的高分子薄膜进行极化。

可以理解，步骤S1中，所述高分子薄膜21为铁电聚合物薄膜，如聚偏二氟乙烯PVDF；聚偏二氟乙烯三氟乙烯PVDF－TrFE，聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，聚四氟乙烯TEFLON等。所述高分子薄膜可以是原位形成在基底上，比如通过化学气相沉积，或湿化学方法(如涂覆，浸涂)等习知方式形成在基底表面，因此可以形成厚度很薄的高分子薄膜，基本厚度可以维持在9μm以下；也可以是将高分子薄膜粘附在基底上，通常高分子薄膜需要先被拉升具有一定应力然后再通过粘合在基底上再进行极化，此种方法形成的高分子薄膜厚度均在22um以上。在本发明中，优选为高分子薄膜原位形成在基底上，采用原位形成的极化膜的压电感测装置会具有良好的分辨率。所述基底可以是不导电基底或者导电基底，所述不导电基底的材质优选为玻璃，所述导电基底优选为硅基晶圆。所述不导电基底包括功能区和边缘区，功能区为形成高分子薄膜器件功能的区域，边缘区为非功能区。可以理解，当基底为不导电基底时，高分子薄膜都形成在不导电基底的功能区。

可以理解，步骤S2中，所述载板通过极化设备的公共接地端实现接地，从而使高分子薄膜与基底接触的表面的电势为零。当所述基底为不导电基底时，优选的，在不导电基底靠近高分子薄膜的表面上设置导电块，所述导电块与高分子薄膜靠近不导电基底的表面及载板电性连接，所述导电块的位置可以设置在不导电基底的边缘区，并通过导线连接至高分子薄膜靠近不导电基底的表面。进一步优选的，在不导电基底的功能区且靠近高分子薄膜的表面上设置电极，也即电极形成在高分子薄膜与不导电基底之间。电极可以是整个形成在不导电基底功能区表面，高分子薄膜形成在整个电极层上或者形成在部分电极层上从而使电极形成在高分子薄膜和不导电基底之间。可以理解，一些实施例中，电极的设置通常为高分子薄膜器件提供控制电极。在一些其他的实施例中，也可以不设置电极。当设置电极时，电极与导电块通过导线电性连接；不设置电极时，可将导电块设置在高分子薄膜下方并与高分子薄膜相接触或者通过导线直接将高分子薄膜靠近不导电基底的表面跟导电块电性连接。在一实施例中，导电块可以设置一个或者多个，都设置在不导电基底的边缘区，为了多重保证将高分子薄膜靠近不导电基底的表面的电荷导出。再进一步优选的，为更好地将导电块与载板电性连接，再提供一导电件，导电块和载板通过导电件实现电性连接，所述导电件可以设置在掩板靠近载板的表面上和/或载板靠近掩板的表面上，所述导电件优选为导电泡沫片。当所述基底为不导电基底时，高分子薄膜上产生的极化电流会依次通过电极、导电块、导电件以及载板流出，防止高分子薄膜在极化过程中被击穿，有效提高了极化膜的生产合格率，并且可以实现大规模生产，而且制得的极化膜具有较强的压电效应和较长的使用寿命。当所述基底为导电基底时，所述载板与导电基底相接触即可，从而使高分子薄膜与基底接触的表面的电势为零，高分子薄膜上产生的极化电流通过导电基底和载板流出，有效提高了极化膜的生产合格率，可以实现大规模生产，而且制得的极化膜具有较强的压电效应和较长的使用寿命。可以理解，所述载板可以是整体导电或者包覆有导电层来进行导电。

在步骤S3中，露出需要极化的高分子薄膜可以通过在所述掩板上设置开口而实现，所述开口的形状与待极化的高分子薄膜的形状相同。可以理解，当需要在一张完整的高分子薄膜上针对局部区域进行极化时，可以通过设计掩板上的开口形状来对应该局部需要极化的区域从而实现露出需要极化的局部区域。所述掩板与载板承载有高分子薄膜器件的一面盖合，所述掩板的作用是为了保护不导电基底上的电子器件在极化过程中不会发生损伤，例如电极。所述掩板为塑胶材质，且所述掩板为柔性材料，在极化前，掩板和载板之间留有一定空隙，该空隙大小为1um～2mm，在极化过程中，掩板带电后会自动因静电效应而与高分子薄膜器件的表面紧密贴合，从而确保了掩板的遮盖精度，防止极化电荷流入掩板和高分子薄膜器件之间的间隙。进一步优选的，所述掩板的材质为PEI(聚醚酰亚胺)或者FR－4(环氧玻璃纤维板)，其介电强度高，在高压电场下不会失效，而且易于机械加工，有助于降低成本并保证足够的精度，另外还具有良好的机械强度和一定的耐温性，在使用时不会过分变形。作为一种变形，掩板材质选择为介电强度大于14Mv/m的材质。

请参考图2，所述步骤S4具体为：

S41：在高分子薄膜远离基底的表面上方设置有第一电场和第二电场，所述第一电场电势高于所述第二电场的电势；

S42：在所述第一电场的作用下电离高分子薄膜上方的环境气体，该环境气体穿过所述第二电场而聚集在所述高分子薄膜远离基底的表面，使所述高分子薄膜内形成沿所述薄膜厚度方向的膜内电场，对所述高分子薄膜进行极化。

优选的，所述第一电场的电势为10～50kv，所述第二电场的电势为5～40kv，通过确定第一电场的电势以及第二电场的电势，可以保证极化过程的稳定性。在这里需要说明的是，当然仍然需要保证第一电场的电势高于第二电场的电势，并且优选的是，第一电场的电势比第二电场的电势高5－22kV。例如，所述第一电场的电势为40kV，所述第二电场的电势为12kV；或，所述第一电场的电势为22kV，所述第二电场的电势为10kV；或，所述第一电场的电势为20kV，所述第二电场的电势为7kV；或，所述第一电场的电势为15kV，所述第二电场的电势为5kV。其中，较优的是，所述第一电场的电势为20kV，所述第二电场的电势为7kV，在该第一电场的电势及第二电场的电势下，极化过程的稳定性好，所得极化膜的性能好。当然，还可以是所述第一电场的电势及所述第二电场的电势均为可调节的，在极化过程中可以随时进行调节能达到更好的控制效果。

可以理解，所述步骤S4也可以是直接给高分子薄膜施加高压电场进行极化。

在极化过程中，源源不断的带电离子聚集在高分子薄膜远离基底的表面上，由于高分子薄膜靠近基底的表面的电势为零，故而在高分子薄膜内会产生极化电流。随着极化过程的不断进行，尤其是直接在高分子薄膜的上下表面设置高压电场时，高分子薄膜的膜内电场电势不断增加，可能会导致高分子薄膜被击穿，大大降低了极化膜的生产合格率。而本发明的第一实施例通过将高分子薄膜靠近基底的表面与载板电性连接，在极化过程中，高分子薄膜上产生的电荷会通过载板导走，防止高分子薄膜在极化过程中被击穿，有效提高了极化膜的生产合格率，并且可以实现大规模生产，而且制得的极化膜具有较强的压电效应和较长的使用寿命。

请参考图3，本发明的第二实施例还提供一种高分子薄膜极化装置10，其用于极化高分子薄膜器件20，所述高分子薄膜器件20包括基底22和设置在基底22一表面的高分子薄膜21，所述高分子薄膜21为铁电聚合物薄膜，如聚偏二氟乙烯PVDF；聚偏二氟乙烯三氟乙烯PVDF－TrFE，聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，聚四氟乙烯TEFLON等。所述高分子薄膜极化装置10包括承载组件12和电场组件13，所述承载组件12用于承载高分子薄膜器件20且仅露出需要进行极化的高分子薄膜21，所述电场组件设置在承载组件12承载有高分子薄膜器件20的一面的上方以对露出的高分子薄膜21进行极化。所述承载组件12包括掩板15和载板17，所述掩板15与载板17活动连接，所述载板17用于承载高分子薄膜器件20且与基底22相接触并接地设置，所述掩板15设置在载板17与电场组件13之间，所述掩板15与载板17承载有高分子薄膜器件20的一面盖合且露出需要极化的高分子薄膜21。所述基底22可以是不导电基底或者是导电基底，当所述基底22为不导电基底时，基底22优选为玻璃材质，当所述基底22为导电基底时，所述基底22为硅基晶圆。可以理解，所述载板可以是整体导电或者包覆有导电层来进行导电。优选的，所述载板17为导电金属材质，进一步优选的，所述载板17为铝材。

所述高分子薄膜极化装置10还包括一外壳11，所述外壳11给极化高分子薄膜器件20的过程提供一封闭空间。所述外壳11并不作为本发明的限制，其可以是盒、箱、桶甚至是一房间均可。

所述电场组件13包括高压电极端131和低压电极端133，所述低压电极端133位于高压电极端131与掩板15之间，所述高压电极端131的电势比低压电极端133的电势高。掩板15上方的环境气体可被高压电极端131电离并在电场组件13形成的电场下移动并聚集在露出掩板15外的高分子薄膜21远离基底22的表面上，使高分子薄膜21内形成沿所述薄膜厚度方向的膜内电场，从而完成对高分子薄膜21的极化。优选的，所述低压电极端133可以是栅格电极或者是具有贯穿部的平板电极端，所述贯穿部的作用是让电离环境气体后产生的带电离子穿过低压电极端133从而到达高分子薄膜21远离基底22的表面。

优选地，所述高压电极端131的电势为10－50kV，和低压电极端133的电势为5－40kV。通过确定高压电极端131的电势以及低压电极端133的电势，能保证极化过程的稳定性。在这里需要说明的是，当然仍然需要保证高压电极端131的电势高于低压电极端133的电势，并且优选的是，高压电极端131的电势比低压电极端133的电势高5－22kV。例如，所述高压电极端131的电势为40kV，所述低压电极端133的电势为12kV；或，所述高压电极端131的电势为22kV，所述低压电极端133的电势为10kV；或，所述高压电极端131的电势为20kV，所述低压电极端133的电势为7kV；或，所述高压电极端131的电势为15kV，所述低压电极端133的电势为5kV。其中，较优的是，所述高压电极端131的电势为20kV，所述低压电极端133的电势为7kV，在该高压电极端131的电势及低压电极端133的电势下，极化过程的稳定性好，所得极化膜的性能好。

优选地，该低压电极端133与掩板15之间的距离为1－10mm，通过确定低压电极端133与掩板15之间的距离，能更好的控制高分子薄膜21内所形成的膜内电场，使得膜内电场处在一个较高且稳定的状态。当然，进一步的是，所述高压电极端131与所述低压电极端133之间的距离大于所述低压电极端133与掩板15之间的距离。其中优选的是，所述高压电极端131与所述掩板15之间的距离为10－500mm，最优的是，所述高压电极端131与所述掩板15之间的距离为220mm。

本发明所提供的高分子薄膜极化装置10，掩板15上方的环境气体可在高压电极端131的作用下电离并在该电场组件13形成的电场下移动并聚集在所述高分子薄膜21远离基底22的表面上，使所述高分子薄膜21内形成沿所述薄膜厚度方向的膜内电场，从而完成所述高分子薄膜21的极化。相较于直接在高分子薄膜21的上下表面设置电极，不会使高分子薄膜21直接承受所施加的高压电场，因此能避免高分子薄膜21被击穿，有效提高极化膜的生产合格率，可以实现大规模生产；且制得的极化膜具有较强的压电效应和较长的使用寿命。

请参考图4，所述掩板15上设置有开口151，所述开口151的形状可以是与一整张高分子薄膜21的形状一致，从而将整张高分子薄膜21均露出掩板15外以进行极化，或者所述开口151的形状仅与高分子薄膜21需要进行极化的区域的形状一致，从而可以通过设计不同形状的开口151对高分子薄膜21进行选择性极化。所述掩板15用于遮盖所有不需要被极化的高分子薄膜区域或者不希望被极化电荷所影响的元件，例如后面所说的电极，导电块等。也就是说，所述掩板15跟载板17盖合后仅仅露出需要极化的那部分的高分子薄膜。

请参考图5，当所述基底22为不导电基底时，所述承载组件12进一步包括导电组件19，所述导电组件19一端与载板17电性连接，另一端可与高分子薄膜21靠近不导电基底22的表面电性连接，从而使高分子薄膜21靠近不导电基底22的表面的电势为零。所述导电组件19包括导电件191和设置在不导电基底22靠近高分子薄膜21的表面上的导电块193，所述导电块193与高分子薄膜21靠近不导电基底22的表面电性连接，所述导电件191与导电块193及载板17电性连接。所述不导电基底22包括功能区和边缘区，功能区为形成高分子薄膜器件20功能的区域，边缘区为非功能区。可以理解，高分子薄膜21都形成在不导电基底22的功能区。优选的，所述在不导电基底22功能区且靠近高分子薄膜21的表面上设置有电极221，所述电极221通过导线与导电块193实现电性连接，可以理解，所述电极221在不导电基底22功能区且靠近高分子薄膜21的表面上均匀设置，还可以理解，所述电极221为一设置在不导电基底22功能区且靠近高分子薄膜21的表面上的电极层。优选的，所述导电块193设置在不导电基底22的没有高分子薄膜21的表面的边缘区且被掩板15所遮盖，以防止导电块193受到极化过程中生产的电荷的影响。优选的，所述导电件191为柔性导电材料制成，进一步优选的，所述导电件191为导电泡沫片。可以理解，所述导电件191可以设置在掩板15靠近载板17的表面上和/或载板17靠近掩板15的表面上。可以理解，所述导电件191和/或导电块193可以省略，利用导线来实现电性连接即可。

请参考图6，所述承载组件12进一步包括定位件19，所述载板17上开设有收纳所述定位件19的定位孔173，所述载板17上还开设有一收纳区域171和非收纳区域178，收纳区域171用于收纳带有高分子薄膜器件20，所述掩板15与非收纳区域178活动连接，所述定位孔173即设置在非收纳区域178靠近收纳区域171的边缘处。当高分子薄膜器件20放置在收纳区域171中时，所述定位件19收容在定位孔173中且相对于载板17和高分子薄膜器件20可转动，在极化过程中，转动定位件19，使其与高分子薄膜器件20的基底22的边缘抵接以进行定位，在极化完成后，再转动定位件19，使其与带有高分子薄膜器件20的基底22的边缘相分离以便于将带有高分子薄膜器件20从收纳区域171中取出。

请参考图7a，在一些实施例中，所述载板17靠近高分子薄膜器件20的表面上设置有环形凸棱175，所述环形凸棱175包围的区域172和环形凸棱175共同界定所述收纳区域171，所述环形凸棱175与带有高分子薄膜器件20的基底22的边缘相适配，所述高分子薄膜器件20收容在收纳区域171中时会被所述环形凸棱175限位。所述环形凸棱175上设置有缺口174，当定位件19收容在定位孔173中时，所述定位件19的部分穿过该缺口174并与带有高分子薄膜器件20的基底22的边缘抵接。

请参考图7b，在另外一些实施例中，所述载板17靠近高分子薄膜器件20的表面上设置有容纳槽176，所述高分子薄膜器件20收容在容纳槽176中时，高分子薄膜器件20的基底22的部分突出于所述载板17靠近高分子薄膜器件20的表面，从而使其与定位件19抵接以实现定位。

可以理解，所述定位件19为一个或者多个，当定位件19为一个时，则高分子薄膜器件20的基底22的一端必须抵靠收纳区域171边缘，也即所述环形凸棱175或者所述容纳槽176之槽壁。然后在带有高分子薄膜21的基底22不抵靠收纳区域171边缘的地方，如缺口174所在位置设置定位件19以对带有高分子薄膜21的导电基底22进行定位。当然也可以设置2个或多个定位件19，并在收纳区域171的边缘设置相应数量的定位孔173和缺口174，以从不同角度对带有高分子薄膜21的导电基底22施力从而使之定位在收纳区域171中。

请一并参阅图8－10，所述定位件19可转动设置于所述定位孔173中并部分露出所述载板17，所述定位件19定义一圆心，露出载板17的部分定位件19的外边缘上至少具有一点到圆心的距离大于所述收纳区域171边缘到所述圆心之最小距离。所述定位件19为一块状结构，可为硬质材料，也可为软质材料，优选为橡胶等软质材料。所述定位件19相对载板17和高分子薄膜器件20可转动，所述定位件19相对高分子薄膜器件20转动的行程中会包括一抵接位置和一分离位置，所述定位件19转动至所述抵接位置时与高分子薄膜器件20的基底22的边缘抵接，并对高分子薄膜器件20的基底22的边缘施力以将高分子薄膜器件20定位于所述收纳区域171中；所述定位件19转动至所述分离位置时，所述定位件19与所述高分子薄膜器件20的基底22不接触。也即，在抵接位置，定位件19与所述高分子薄膜器件20相互固定，在分离位置，所述高分子薄膜器件20可从收纳区域171上取下不受定位件19限制。

所述定位件19包括圆形底座191、凸设于圆形底座191边缘的抵接部192及从圆形底座191之端面垂直延伸的旋转部193。所述圆形底座191、抵接部192及旋转部193三者可一体成型，也可分体成型。所述圆形底座191、抵接部192即前述固定装置露出所述载板17部分，所述旋转部193则收纳于所述定位孔173中。所述圆形底座191为一圆饼状结构，其定义有一圆心A，所述定位件19的圆心即为所述圆形底座191的圆心A。所述圆形底座191和抵接部192大致在同一平面上，假设所述抵接部192任一点到圆心A的距离为R1，圆形底座191的半径为R2，所述高分子薄膜器件20的基底22的边缘到圆心A的最小距离为R，则设定所述抵接部192任一点到圆心A之距离R1均大于所述圆形底座191自身的半径大小R2，且有R2＜R＜R1，也即，所述圆形底座191自身半径R2小于高分子薄膜器件20的基底22的边缘到圆形底座191的圆心A之最小距离R且所述抵接部192任一点到圆形底座191的圆心A之距离R1均大于所述高分子薄膜器件20的基底22的边缘到圆形底座191的圆心A之最小距离R，从而使定位件19相对高分子薄膜器件20的基底22转动至所述抵接位置时，所述抵接部192与所述高分子薄膜器件20的基底22的边缘抵接，对所述高分子薄膜器件20的基底22施力，从而对高分子薄膜器件20进行定位。可以理解，该抵接部192可以包括一个或者一个以上，如可在圆形底座191同一直径线上两端设置两个所述抵接部192。

进一步地，所述圆形底座191远离旋转部193的端面上开设有扭孔1911，用以扭动所述定位件19旋转，所述扭孔1911和旋转部193分别设置圆形底座191两个相背的端面上。所述旋转部193为圆柱状结构，且与所述圆形底座191同一中心轴设置。假设所述旋转部193的半径为R3，则设定R3≤R1，所述旋转部193放入前述载板17的定位孔173中，并相对所述载板17及高分子薄膜器件20转动。

请一并参阅图8和图10，所述高分子薄膜极化装置还包括弹簧定位销195，所述弹簧定位销195为一弹性元件；所述旋转部193外表面上开设有与所述弹簧定位销195配合的定位槽1931，所述定位槽1931为开设于所述旋转部193圆柱面上的一圈环形槽，所述弹簧定位销195可伸缩式与所述定位槽1931接触对定位件19定位，防止定位件19在放入定位孔173的方向上上下移动。此外，所述载板17上开设有与所述定位孔173连通的定位销孔177，所述定位销孔177孔壁与所述弹簧定位销195螺纹配合，所述弹簧定位销195经该定位销孔177穿设于载板17中与所述定位件19的定位槽1931抵接进行定位。

请参阅图11，作为一个变形实施例，所述定位槽1931是开设于所述旋转部193圆柱面上的环形等间距排布的多个间隔槽1932。该间隔槽1932较环形槽而言，具有更好的定位效果。

在电场组件13的作用下，源源不断的带电离子聚集在高分子薄膜21远离基底22的表面上，由于高分子薄膜21靠近基底22的表面的电势为零，故而在高分子薄膜21内会产生极化电流。随着极化过程的不断进行，尤其是直接在高分子薄膜21的上下表面设置高压电场时，高分子薄膜21的膜内电场电势不断增加，可能会导致高分子薄膜21被击穿。而本发明通过在高分子薄膜21靠近不导电基底22的表面上设置电极21，在不导电基底22靠近高分子薄膜21的表面上设置导电块193，并将导电块193与电极211电性连接，然后通过导电件191实现导电块193与载板17的电性连接，高分子薄膜21上产生的极化电流依次通过电极211、导电块193、导电件191以及载板17流出，有效提高了极化膜的生产合格率，可以实现大规模生产，而且制得的极化膜具有较强的压电效应和较长的使用寿命。

请参考图12a，在进行极化之前，所述高分子薄膜器件20靠近掩板15的表面距离掩板15的距离要小于载板17靠近掩板15的表面距离掩板15的距离，所述掩板15与高分子薄膜器件20之间留有一定空隙D，所述空隙的大小为1um～2mm；或者如图12b所述，所述高分子薄膜器件20靠近掩板15的表面距离掩板15的距离要大于载板17靠近掩板15的表面距离掩板15的距离，但掩板15与高分子薄膜器件20之间留有一定空隙D，所述空隙D的大小为1um～2mm。之所有掩板15一定与高分子薄膜器件20之间要留有间隙，是为了保护高分子薄膜21。如图12c所示，在进行极化过程中，随着极化电荷的移动，所述掩板15会逐渐带电，由于静电效应的作用，在极化过程中掩板15会与高分子薄膜器件20吸附贴合，需要进行极化的高分子薄膜21在掩板15的开口151处露出，不仅提高了掩板15的遮盖精度，而且防止电荷通过掩板15与高分子薄膜器件20之间的空隙而对极化过程产生不良影响。优选的，所述掩板15的厚度为0.1mm～10mm，从而保证在极化过程中可在静电效应的作用下自动与高分子薄膜器件20吸附贴合。所述掩板为塑胶材质，且所述掩板15的材质为柔质材料，在静电效应的作用下可与不导电基底22进行吸附。优选的，所述掩板的材质为PEI(聚醚酰亚胺)或者FR－4(环氧玻璃纤维板)，其介电强度高，在高压电场下不会失效，而且易于机械加工，有助于降低成本并保证足够的精度，另外还具有良好的机械强度和一定的耐温性，在使用时也不会过分变形。

与现有技术相比，本发明的高分子薄膜极化方法通过将高分子薄膜靠近基底的表面与载板电性连接，在极化过程中，高分子薄膜上产生的极化电流会通过载板流出，防止高分子薄膜在极化过程中被击穿，有效提高了极化膜的生产合格率，并且可以实现大规模生产，而且制得的极化膜具有较强的压电效应和较长的使用寿命。

进一步的，所述高分子薄膜原位形成在基底上，使得极化后的高分子薄膜在应用到压电感测装置上时会使其具有良好的分辨率。

与现有技术相比，本发明的承载组件，包括载板和掩板，所述载板为接地的可导电载板，用于承载高分子薄膜器件，所述掩板上设置有开口并可与载板盖合并将高分子薄膜器件中待极化的高分子薄膜在掩板开口处露出，当所述基底为不导电基底时，所述承载组件进一步包括导电组件，所述导电组件一端与载板电性连接，另一端可与高分子薄膜靠近不导电基底的表面电性连接；当所述基底为导电基底时，所述载板与导电基底相接触。该承载组件可以及时导走极化过程中高分子薄膜中产生的极化电流，防止高分子薄膜内的膜内电场电势太高而导致高分子薄膜被击穿，有效提高了极化膜的生产合格率，可以实现大规模生产，而且制得的极化膜具有较强的压电效应和较长的使用寿命。

进一步的，所述不导电基底靠近高分子薄膜的表面上设置有电极，所述电极与导电块连接，从而可以将导电块设置在不导电基底的边缘区域并被掩板所遮盖，防止导电块受到极化过程中产生的电荷的影响。

进一步的，掩板靠近载板的表面上和/或载板靠近掩板的表面上设置有导电件，双重保证了高分子薄膜靠近基底的表面与载板电性连接的可靠性。

进一步的，所述掩板的介电强度大于14Mv/m，优选材质为PEI或者FR－4，其介电强度高，在高压电场下不会失效，而且易于机械加工，有助于降低成本并保证足够的精度，另外还具有良好的机械强度和一定的耐温性，在使用时也不会过分变形。

与现有技术相比，本发明的一种高分子薄膜极化装置，其可以及时导走极化过程中高分子薄膜中产生的极化电流，防止高分子薄膜内的膜内电场电势太高而导致高分子薄膜被击穿，有效提高了极化膜的生产合格率，可以实现大规模生产，而且制得的极化膜具有较强的压电效应和较长的使用寿命。

可以理解，本申请中所提及的载板或金属载板并不一定限制其完全是导电金属材质，其可以是绝缘材质外面包覆导电材质所制成，或者导电材质与绝缘材质相互嵌合等，其要起到导电作用即可。

与现有技术相比，本发明的承载组件，包括金属载板、掩板，所述金属载板接地设置，用于承载高分子薄膜器件，所述掩板与金属载板活动连接，并可与金属载板盖合，所述掩板上开设开口以与金属载板盖合后露出高分子薄膜器件上需要极化的高分子薄膜，且掩板与金属载板盖合后，掩板与承载在载板上的高分子薄膜器件之间存在间隙。本发明的承载组件，防止了在极化前掩板对高分子薄膜器件上的高分子薄膜造成损伤。

进一步的，所述间隙的大小为1um～2mm，进一步优选为1um－0.5mm，既确保掩板不会压在高分子薄膜上，又保证在极化过程中掩板可以与高分子薄膜器件吸附贴合。

进一步的，在进行极化的过程中，所述掩板可与高分子薄膜器件吸附贴合，从而确保了掩板的遮盖精度，防止极化过程中产生的电荷流入到掩板与高分子薄膜器件之间的间隙中。

进一步的，本发明的承载组件设置有定位件来对高分子薄膜器件进行限位，确保极化过程中高分子薄膜器件不会出现晃动，具有将高分子薄膜器件精准定位、保证薄膜极化位置准确及极化效果优良的优点。

进一步的，所述定位件还包括弹簧定位销，所述旋转部上开设有定位槽，所述弹簧定位销与所述定位槽可伸缩式接触以对旋转部定位。本发明的承载组件通过设置弹簧定位销进一步地确保极化的精准度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高分子薄膜极化方法，其特征在于：包括：

提供高分子薄膜器件，所述高分子薄膜器件包括基底以及设置在基底一表面的高分子薄膜；

将高分子薄膜器件放置在接地的可导电载板上且将高分子薄膜靠近基底的表面与载板电性连接；

提供掩板，所述掩板上设置有开口并能与载板盖合以将高分子薄膜器件中待极化的高分子薄膜在掩板开口处露出，并且在极化前，所述掩板与所述高分子薄膜之间预留一空隙，所述掩板的介电强度大于14Mv/m；

在所述高分子薄膜远离所述基底的表面的上方设置电场组件，对露出的高分子薄膜进行极化，所述掩板设置在所述载板和所述电场组件之间，在极化过程中，随着极化电荷的移动，所述掩板逐渐带电以与所述高分子薄膜器件吸附贴合，以防止极化过程中电荷通过所述掩板与所述高分子薄膜器件之间的空隙。

2.如权利要求1所述的高分子薄膜极化方法，其特征在于：所述高分子薄膜原位形成在基底上。

3.一种高分子薄膜极化装置，其特征在于：所述高分子薄膜极化装置包括电场组件和承载组件，所述承载组件用于在极化过程中承载高分子薄膜器件，所述高分子薄膜器件包括基底以及设置在基底一表面的高分子薄膜，所述承载组件包括载板和掩板，所述载板用于承载高分子薄膜器件且与所述基底接触并接地设置，所述掩板设置在所述载板和所述电场组件之间，所述掩板上设置有开口并能与载板盖合以将高分子薄膜器件中待极化的高分子薄膜在掩板开口处露出；所述电场组件设置在所述高分子薄膜远离所述基底的表面的上方，用于对露出的高分子薄膜进行极化；

在极化之前，所述掩板与所述高分子薄膜之间预留一空隙；所述掩板的介电强度大于14Mv/m，在极化过程中，随着极化电荷的移动，所述掩板逐渐带电以与所述高分子薄膜器件吸附贴合，以防止极化过程中电荷通过所述掩板与所述高分子薄膜器件之间的空隙；

当所述基底为不导电基底时，所述承载组件进一步包括导电组件，所述导电组件一端与载板电性连接，另一端能与高分子薄膜的靠近不导电基底的表面电性连接；当所述基底为导电基底时，所述载板与导电基底相接触。

4.如权利要求3所述的高分子薄膜极化装置，其特征在于：当所述基底为不导电基底时，所述导电组件包括设置在不导电基底的靠近高分子薄膜的表面上的导电块，所述导电块与高分子薄膜的靠近不导电基底的表面及载板电性连接，所述导电块设置在不导电基底的表面上且没有设置高分子薄膜的边缘区域且被掩板所遮盖。

5.如权利要求4所述的高分子薄膜极化装置，其特征在于：所述高分子薄膜靠近不导电基底的表面上设置有电极，所述电极与导电块连接。

6.如权利要求4所述的高分子薄膜极化装置，其特征在于：所述导电组件进一步包括导电件，所述导电件一端位于导电块和掩板之间并与导电块连接，另一端位于掩板和载板之间并与载板连接。

7.如权利要求6所述的高分子薄膜极化装置，其特征在于：所述导电件为导电泡沫片。

8.如权利要求6所述的高分子薄膜极化装置，其特征在于：所述导电件设置在掩板靠近载板的表面上和/或载板靠近掩板的表面上。